同国际和地区组织开展合作是上海合作组织的主要工作方向之一。
目前，上合组织对外交往的法律条约基础由以下相关合作文件组成（按时间顺序）：
一、《上海合作组织秘书处与独联体执行委员会谅解备忘录》（北京，2005年4月12日）；
二、《上海合作组织秘书处与东南亚国家联盟秘书处谅解备忘录》（雅加达，2005年4月21日）；
三、《上海合作组织秘书处与集体安全条约组织秘书处谅解备忘录》（杜尚别，2007年10月5日）；
四、《上海合作组织秘书处与经济合作组织秘书处谅解备忘录》（阿什哈巴德，2007年12月11日）；
五、《上海合作组织秘书处同联合国秘书处合作联合声明》（塔什干，2010年4月5日）；
六、《上海合作组织秘书处与联合国毒品和犯罪问题办公室谅解备忘录》（阿斯塔纳，2011年6月14日）；
七、《上海合作组织秘书处与联合国亚洲及太平洋经济社会委员会秘书处谅解备忘录》（郑州，2015年12月15日）；
八、《上海合作组织秘书处与亚洲相互协作与信任措施会议秘书处谅解备忘录》（上海，2014年5月20日）。
2004年12月2日，在联合国大会第65次全体会议上，通过了А/RES/59/48决议（议程第151条）《给予上海合作组织联合国大会观察员的地位》，根据该决议，上合组织获得了作为观察员参与联大会议和工作的权利。
与联合国秘书处、联合国系统在京代表机构保持定期信息交流。按照惯例，应主席国方面的邀请联合国高级代表出席上合组织年度峰会。
2009年12月18日，在第64届联大第65次全体会议上，首次通过了А/RES/64/183决议（议程第124条）《联合国与上海合作组织之间的合作》。决议强调了在联合国和上合组织之间加强对话、合作与协调的重要性。
2010年4月5日，上合组织秘书长和联合国秘书长在塔什干签署了《关于上合组织秘书处与联合国秘书处相互合作的联合声明》，声明中明确了双方在通信和信息交流领域合作的意向。
2010年12月13日，在联大第64次全体会议框架内，通过了A/RES/65/124决议《联合国与上海合作组织之间的合作》（议程第122v条），决定将《联合国与上合组织之间的合作》列入第67届联大初步议程的分议题中（第66届联大--2011年9月至2012年9月--的议程为列入研究联合国与国际及地区组织合作问题）。
2012年9月，上合组织副秘书长率秘书处代表团出席了在纽约举行的第67届联大开幕式。
2012年11月19日，在第67届联大第40次全体会议上，通过了A/RES/67/15决议《联合国与上海合作组织合作》（议程第121u条），决定将《联合国与上海合作组织合作》列为即将召开的第69届联大初步议程中《联合国与地区及其他组织合作》议题下的分议题。
根据联合国要求，上合组织秘书处会同成员国及地区反恐怖机构执委会，定期准备关于落实联大决议的情况报告。
上合组织同联合国及其下属机构--联合国毒品与犯罪问题办公室（简称"联合国毒罪办"）和联合国亚洲及太平洋经济社会委员会（简称"联合国亚太经社会"），建立了密切合作。
2011年6月，上合组织秘书长与联合国毒罪办执行主任在阿斯塔纳签署了《上海合作组织秘书处与联合国毒品和犯罪问题办公室谅解备忘录》。
2012年8月21日，签署了《上海合作组织秘书处与联合国亚洲及太平洋经济社会委员会秘书处谅解备忘录》。
2005年4月12日，签署了《上海合作组织秘书处与独联体执行委员会谅解备忘录》。
该文件确定的优先合作领域包括安全领域（保障地区和国际安全；打击恐怖主义、极端主义、分裂主义、非法贩卖毒品和武器、跨国有组织犯罪），经济领域（贸易、商品流通便利、服务与金融、鼓励和保护投资、交通与通信领域、环境保护、信息、旅游）和人文领域（文化、教育、科学、卫生）。
执行机构负责人保持定期联系。上合组织秘书处和独联体执委会专家就上合组织和独联体框架内经济、文化人文和信息领域合作，以及应对现代挑战和威胁等问题，从不同角度进行磋商。
2005年4月21日，在雅加达签署了《上合组织秘书处与东盟秘书处谅解备忘录》。
该文件确定的优先合作领域包括反恐、打击毒品和武器走私、反洗钱和打击非法移民，指明了其他可能的合作领域-经济与金融、能源（包括水电和生物燃料）、旅游、环保及自然资源利用、社会发展。
2007年10月5日，在杜尚别签署了《上海合作组织秘书处与集体安全条约组织秘书处谅解备忘录》。
该文件明确了上合组织秘书处和集安组织秘书处就以下问题建立并发展平等和建设性合作的"切入点"：保障地区和国际安全与稳定；打击恐怖主义；打击非法贩卖毒品；杜绝非法贩运武器；打击跨国有组织犯罪；其他共同关心的问题。
2007年12月11日，在阿什哈巴德签署了《上海合作组织秘书处与经济合作组织秘书处谅解备忘录》。
文件指出，双方将通过在经贸、交通、能源、生态、旅游及其他共同关心的领域，交流信息和成功经验来开展相互合作。
2014年5月20日，在上海签署了《上海合作组织秘书处与亚洲相互协作与信任措施会议秘书处谅解备忘录》。
让上合组织同亚信相连的是双方对当前重大问题的一致立场-解决地区冲突、巩固不扩散的基本制度、寻找应对重大威胁-恐怖主义、分裂主义、极端主义、毒品贸易、跨国犯罪、非法武器交易等的共同方案。